FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE COAHUILA LABORATORIO DE QUÍMICA II M.C. TOMÁS VALERA GARCÍA PRÁCTICA N°1 FÓRMULA EMPÍRICA DE UN COMPUESTO REPORTE
Katya Azucena Castillo Arellano 08/02/2013
O BJETIVOS El propósito de este experimento es llevar a cabo una reacción química, la cual forma un compuesto y determinar la fórmula empírica del compuesto. I NTRODUCCIÓN La fórmula empírica indica cuáles elementos están presentes y la proporción mínima, en números enteros, entre sus átomos, pero no necesariamente indica el número
real
de
átomos
en
una
molécula
determinada.
Por ejemplo, considere el compuesto hidracina (N2H4), que se utiliza como combustible para cohetes. La fórmula empírica de la hidracina es NH2. La relación entre el nitrógeno y el hidrógeno es 1:2, tanto en la fórmula molecular (N2H4) como en la fórmula empírica (NH2); sólo la fórmula molecular indica el número real de átomos de N (dos) y de H (cuatro) presentes en una molécula de hidracina. Las fórmulas empíricas son las fórmulas químicas más sencillas; se escriben de manera que los subíndices de las fórmulas moleculares se reduzcan a los números enteros más pequeños que sea posible. Las fórmulas moleculares son las fórmulas reales de las moléculas. Una vez que se conoce la fórmula molecular, también se conoce la fórmula empírica, pero no al contrario.1
P REGUNTAS P REVIAS 1. ¿Qué es una fórmula empírica? En química la fórmula empírica es una expresión que representa la proporción más simple en la que están presentes los átomos que forman un compuesto químico. Es por tanto la representación más sencilla de un compuesto. Por ello, a veces, se le llama fórmula mínima. Puede coincidir o no con la fórmula molecular, que indica el número de átomos de cada clase presentes en la molécula.2 2. ¿Cómo se puede determinar? Paso 1: Calcular los porcentajes de cada uno de los componentes en la molécula. Lo más habitual es que no te los den y, en su lugar, te den una reacción desde la cual obtenerlos. Por ejemplo, te dicen que la molécula reacciona con oxígeno para
obtener dióxido de carbono y agua. Pues bien, pasas el peso de cada uno de los productos a moles. Por cada mol de dioxido, tienes un mol de carbono, y por cada mol de agua, tienes dos moles de hidrógeno (atómico). Ahora lo pasas a peso atómico. Por cada mol de carbono, 12 uma. (g/mol) de carbono y por cada mol de H, 1 g/mol de H. A continuación, calcula el porcentaje. Esto se hace dividiendo el peso de cada componente (en átomos) por el peso del componente del que quieres averiguar la fórmula y multiplicando por 100. El porcentaje del oxígeno se calcula por diferencia entre 100 y la suma de los porcentajes de carbono e hidrógeno.
Paso 2: Calcular la relación entre los componentes. Ahora, tienes que dividir el porcentaje de cada componente por su peso atómico, tan sencillo como eso.
Paso 3: Establecer valor uno. Para ello, tomas de las divisiones anteriores, el MENOR valor (de entre todos los componentes) y divides cada uno por éste. Un ejemplo: H=1,0234; O=0,894; C=3,4. Dividirás cada uno por 0,894. Lógicamente, un valor te dará 1 y el resto, mayor que 1.
Paso 4: Obtener valores enteros. Ahora, de lo que se trata es que, si en las divisiones anteriores no te ha dado un valor entero o próximo al entero (sin decimales), vas multiplicando todos los números por un mismo valor, empezando por el 2, luego el 3, etc., así hasta que TODOS LOS COMPONENTES de la molécula te den valores enteros o muy próximos. Al principio es tedioso, pero con la práctica, verás pronto el número por el que multiplicar. Si ves un 1,333 sabes que multiplicando por 3 te da casi 4 (consideras 4). Y si ves un 1,25, multiplicando por 4 te da 5. Por último, cuando escribas la fórmula empírica, no olvides encerrarla entre paréntesis y poner una x en subíndice al final, ya que puede dar lugar a varias fórmulas moleculares. Un ejemplo, que puse en otra respuesta: (CH)x puede ser C2H2 o bien C6H6 o muchas más fórmulas moleculares, pero la fórmula empírica es la más abreviada y simplificada posible. Por eso, no te olvides al final, revisar
que no se pueda simplificar. No es una fórmula empírica el C2H4 sino el CH2 (aunque como tal, no exista en la naturaleza).3 3. ¿Cuál es la diferencia entre fórmula empírica y molecular? Las formulas moleculares y las fórmulas empíricas difieren en los números de su subíndice. El subíndice es el “2″ en H2O. Para una fórmula molecular, el subíndice describe el número total de átomos en una molécula particular. El Hexano, de una molécula con seis átomos de carbono y catorce átomos de hidrógeno se expresa como C6H14 en una fórmula molecular. Para una fórmula empírica, el subíndice describe la relación entre átomos en una molécula particular. Una vez más, Hexano con sus átomos de seis Carbonos y catorce átomos de Hidrógeno, sería expresado como C3H7 debido a es la proporción de 6:14.4
M ATERIALES
Y
R EACTIVOS
Crisol con tapa Triángulo de porcelana Soporte con anillo de hierro Mechero Bunsen Pinzas para crisol 15 cm de cinta de magnesio. T OXICIDADES Magnesio: Irritación a la piel y a los ojos cuando se tiene contacto. La inhalación causará la irritación a los pulmones y a la membrana mucosa. La irritación a los ojos causará el lagrimeo y enrojecimiento. El enrojecimiento, el descamarse y la comezón son características de la inflamación de la piel. Siga las prácticas seguras de la higiene industrial y use siempre el equipo protector al manejar este compuesto.5 P RIMEROS
AUXILIOS
Magnesio
Ojos: En caso de contacto, limpie inmediatamente los ojos con abundante agua por lo menos durante 15 minutos. Llamar al médico.
Piel: En caso del contacto con la piel lavar con agua. La ropa se debe lavar antes de la reutilización. Llame al médico si ocurre la irritación. La Inhalación: Si fue inhalado, pasarse al aire fresco. Si no se puede respirar dé respiración artificial. Si la respiración sigue siendo difícil, dé oxígeno. Llame a médico. Ingestión: Si fue tragado, llamar inmediatamente al médico.5 D IAGRAMA
DE FLUJO
(Anexado) P ROCEDIMIENTO E XPERIMENTAL 1.- Lave, enjuague y seque el crisol con su tapa. 2.- Coloque el crisol con su tapa sobre el triángulo de porcelana que, a su vez esté sobre un anillo de soporte universal. 3.- Colóquese el mechero Bunsen debajo del crisol y caliéntese durante 5 minutos. 4.- Ajuste el mechero y el anillo, de tal forma que la parte caliente de la flama alcance el fondo del crisol. 5.- Después del calentamiento quite el mechero y deje enfriar el crisol a temperatura ambiente. 6.- Mientras se enfría el crisol tome aproximadamente 15 cm de cinta de magnesio, si es necesario límpiela hasta que quede plateada. Córtela en pedazos. 7.- Una vez frío pese el crisol con su tapa y anote la masa. 8.- Enrolle los pedazos de la cinta de magnesio y colóquelos en el fondo del crisol y pese nuevamente (el crisol, la tapa y el magnesio). Anote la masa. 9.- Caliente el crisol sobre el triángulo de porcelana suavemente al principio, moviendo la flama de un lado a otro por unos minutos. Después caliente el crisol con la flama completa por unos 15 minutos. NO CALIENTE EL CRISOL DESTAPADO. 10.- Al cabo de 15 minutos deje enfriar el crisol 3 a 5 minutos y después, usando las pinzas para crisol ajuste la tapa dejando una pequeña abertura. 11.- Caliente nuevamente el crisol durante 10 minutos más, retire la flama y deje enfriar durante algunos minutos.
12.- Levante la tapa con precaución, usando las pinzas, y caliente el crisol fuertemente. Si el contenido del crisol brilla en forma intensa y desprende humo blanco, coloque la tapa y caliente por 5 minutos más. 13.- Repita el proceso hasta que vea que ha reaccionado todo el magnesio. Esto será cuando el contenido no brille en forma intensa. 14.- Una vez que estime que todo el magnesio ha reaccionado caliente fuertemente unos minutos manteniendo el crisol destapado. 15.- Tápese el crisol y deje enfriar a temperatura ambiente. Una vez frío agregue de 10 a 15 gotas de agua destilada. Tápese y caliéntese suavemente durante 5 minutos. 16.- Déjelo enfriar y pese el crisol con la tapa y el producto. Anote la masa. O BSERVACIONES Después de haber calentado el magnesio se hizo cenizas blancas y cuando lo retiramos del fuego, el magnesio, se encendió, luego lo volvimos a tapar y se apagó. Esperamos, y después lo volvimos a calentar y al retíralo ya no se encendió. Cuando se enfrió y agregamos agua, percibimos un olor feo y se observó una sustancia viscosa gris. Al calentar el agua se evaporo de inmediato y quedaron cenizas del Magnesio de un color entre blanco y gris. R ESULTADOS Crisol
ANTES DE LA REACCIÓN Con tapa: 55.745g
Sin tapa: 23.498g
Crisol + magnesio
Con tapa: 55.91g
Sin tapa: 23.68g
Crisol + magnesio
DESPUÉS DE LA REACCIÓN Con tapa: 55.94g
Sin tapa: 23.71g
C ONCLUSIONES En el laboratorio pudimos efectuar una reacción química, donde se formó un compuesto (óxido de magnesio) y determinar la fórmula empírica de dicho compuesto.
C UESTIONARIO 1.- ¿Por qué es necesario calentar el crisol antes del experimento? Para secar el crisol que habíamos lavado con anterioridad. 2.- ¿Escriba la ecuación balanceada para la reacción que se llevó a cabo? 2Mg + O2 → 2MgO 3.- ¿Calcule la masa de oxígeno que se combinó con el magnesio? 0.03g de O2 4.- ¿Calcule el número de átomos de magnesio que se tenían? 0.20g de Mg
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5.- ¿Calcule el número de moles de oxígeno que se combinaron con el magnesio? [
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6.- ¿Cuál es la fórmula empírica del compuesto que se obtuvo? MgO
R EFERENCIA B IBLIOGRÁFICA 1. Raymond Chang, Química, novena edición 2. http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%B3rmula_emp%C3%ADrica 3. http://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20070718141307AA1OG UD 4. http://www.diferenciaentre.net/la-diferencia-entre-la-formula-empirica-yformula-molecular/ 5. http://www.itsva.edu.mx/archivos/usuarios/5/archivo701.pdf
